245fa和环戊烷发泡Word文件下载.docx
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不管怎样，环戊烷因其在环境和成本方面的优势被普遍使用。
表1列出了各种替代发泡剂的物理特性及环境性质如ODP和GWP等。
表1
各种替代发泡剂特性比较
发泡剂
名称
分子式
沸点
℃
气体热导率（25℃）
mW/（m·
K）
蒸气压（20℃）kPa
ODP
GWP
可燃
性
大气生命时间（年）
HCFC-141b
CH3CCl2F
32.1
9.8
69
0.11
630
低
8~10
环戊烷
C5H10
49.5
12.6
34
11
高
0.05
异戊烷
C5H12
28
13.8
80
0.03
异丁烷
C4H10
－12
15.9
299
5
0.02
HFC-245fa
CHF2CH2CF3
15.3
12.2
124
820
7~10
HFC-134a
CH2FCF3
－26
14.3
562
1300
无
14~16
二氧化碳
CO2
－78
16.3
5655
1
120~200
从表1中可以很显然地看出，在HCFC-141b废止后（许多国家计划在2003年），所有的替代发泡剂将不含ODP值，因而地球温室效应（GWP）将成为发泡剂选择的下一个重点。
虽然碳氢类及碳氟氢类发泡剂都被认为是未来10年主要的替代发泡剂，碳氢类发泡剂在地球温室效应上有优势。
但是如果两类发泡剂制得的泡沫导热系数差异很大的话，由于使用低K值泡沫体系的冰箱能耗较低，二氧化碳排放量减少，地球温室效应的差异将会得到部分补偿。
众所周知，在中国因能源消耗而产生的二氧化碳排放量是相当高的（见图1），考虑到中国的高速发展，如何在能源的供求两方面减少二氧化碳的排放成为改善全球环境的迫切任务。
本文的目的旨在就这两类主要替代发泡剂技术对全球环境的影响进行详细的阐述。
在本文中，我们同时也从以下三个方面简要说明聚氨酯技术对全球环境的贡献：
1）
通过节约能源减少二氧化碳的排放
2）
通过减少原材料的使用而保护资源
3）
通过生产效率改善而节约能源及资源
内环－GDP
外环－因产能而排放的CO2
图1
全球各地区GDP与二氧化碳排放量比例（1998年）
资料来源：
EnergyandEconomyStatistics（IEA,2001）
目前亚洲国家特别是中国能源紧缺状况日趋严重，因而控制二氧化碳的排放显得尤为重要。
在本文中，我们以低K值泡沫体系为例来模拟二氧化碳排放量的减少。
2
实验部分
所有实验结果都是通过聚氨酯硬泡的标准测试方法测得：
密度:
ASTMD1622
压缩强度:
ASTMD1621
导热系数（K值）:
ASTMC518
用于测试物性的泡沫由可操作碳氢发泡剂及低沸点发泡剂的高压发泡机在如图2所示的标准模具中制备，本文中介绍的所有泡沫体系都已用于实际生产或至少已在生产线上经过验证。
3
结果与讨论
3.1
碳氢类发泡体系
我们在实验室开发和评估了下列六个发泡体系：
-普通HCFC-141b发泡体系A（参考体系）
-普通环戊烷发泡体系B
-低K值环戊烷发泡体系C
-快速离模环戊烷发泡体系D
-低密度环/异戊烷混合发泡体系F
-低密度环戊烷/异丁烷混合发泡体系E
图2
标准模具
所有这些体系目前或正在冰箱生产线上正常使用，或至少已在客户的生产线上经过验证确认。
这些体系的泡沫物性如表2所示，从表2中我们可以得出以下结论：
1）
普通环戊烷发泡体系的泡沫K值比普通HCFC-141b发泡体系高11.6%；
2）
低K值环戊烷发泡体系的泡沫K值仍比HCFC-141b发泡体系高6.3%，但比普通环戊烷发泡体系改进了4.7%；
3）
快速离模环戊烷发泡体系在同等试验条件下的离模膨胀值比普通环戊烷发泡体系改进了64%；
4）
使用环/异戊烷或环戊烷/异丁烷混合发泡技术，可以分别降低泡沫密度4%和7%。
表2
碳氢发泡体系的泡沫物性比较
HCFC-141b参考体系
普通环戊烷体系
低K值环戊烷体系
快速离模环戊烷体系
环戊烷/异丁烷体系
环/异戊烷
体系
多元醇
A
B
C
D
E
F
异氰酸酯
PAPI*27
PAPI27
PAPI
27
拉丝时间/s
45
43
38
模塑密度/kg·
m－3
35
36
37
33.5
34.5
10%压缩强度/kPa
145
150
170
140
24℃泡沫K值/mW·
（m·
K）－1
19
21.2
20.2
21.1
21.5
离模膨胀/%
2
2.2
2.5
0.8
1.8
1.6
注：
*陶氏化学公司商标。
3.2
碳氟氢类（HFC）发泡体系
同碳氢类发泡体系一样，我们在实验室进行下列发泡体系的开发和评估：
-
普通HCFC-141b发泡体系A（参考体系）
普通HFC-245fa发泡体系G
低K值HFC-245fa发泡体系H
普通HFC-134a发泡体系I
低K值HFC-134a发泡体系J
泡沫物性如表3所示，从表3中我们可以得出以下结论：
普通HFC-245fa发泡体系的泡沫K值比参考体系A高出5%左右，但密度可降低11.4%，同时脱模膨胀可改善75％（从2％降为0.5％）；
低K值HFC-245fa发泡体系H的泡沫K值比普通HFC-245fa体系改进5%左右，其实测数值（19.1mW/m·
K）与参考体系A非常接近（19.0mW/m·
K）；
普通HFC-134a发泡体系I的K值比参考体系高15.3%；
与普通HFC-134a发泡体系相比，低K值HFC-134a发泡体系J的泡沫K值改进了3.2%。
表3
碳氟氢类（HFC）发泡体系的泡沫物性比较
参考体系
普通HFC-245fa体系
低K值HFC-245fa体系
普通HFC-134a体系
低K值HFC-134a体系
G
H
I
J
33
40
32
m－3
31
125
155
130
泡沫K值/mW·
20.1
19.1
21.9
离模膨胀率/%
0.5
1.7
0.7
1.2
3.3
二氧化碳排放减少量的模似
3.3.1
假设
不用说，上述3.1和3.2部分的结果仅仅只能代表泡沫性能可能改善的范围，这些数据将随着配方和发泡生产条件的不同而有所不同。
但是为了简化计算，我们决定用这些数据来模拟二氧化碳排放量的减少。
在冰箱工业，我们都知道冰箱能耗改善百分率是泡沫导热系数改善百分率的一半，举个例子来说，如果导热系数改善了10％，那么冰箱能耗将改善5％。
当然这个比率将随着冰箱设计和压缩机性能的不同而不同。
但是不管怎样，我们决定用这个比率来模拟。
在计算时我们还作了以下一些假设：
在中国用普通环戊烷体系生产的冰箱的平均容积和能耗分别为200L和350kWh/a；
-在中国每消耗1kW能量将释放0.65kg二氧化碳；
中国每年冰箱产量为1500万台；
-冰箱平均寿命为10年；
在冰箱寿命期内能耗无变化（10年）。
本文以下部分的模拟计算都基于上述假设的基础上。
3.3.2
二氧化碳的排放
表4所列的是普通环戊烷体系与各种低导热系数发泡体系二氧化碳排放减少量的比较。
累积数据这一行表示当在中国生产的冰箱（2003～2013年）全部转换成所在列的发泡体系时的二氧化碳总的排放减少量。
从表4我们可以明显的看出，在中国从2003至2013年二氧化碳累积排放减少量是一个不容忽视的量。
而且随着今后10年内技术的不断发展这必将进一步加速减少二氧化碳的排放。
表4
低导热系数发泡体系二氧化碳的排放减少量
发泡体系
低导热系数
环戊烷体系
HFC-245fa体系
泡沫导热系数/mW·
20
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